Nvidia 的新显卡架构 Maxwell 性能相比开普勒提升了多少？

作者：喵西和熊
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现在Nvidia的节奏基本上是一个结构用两年。类似于intel的钟摆计划。
我们先先谈谈开普勒架构之前的费米架构好了。
费米的本质是什么，英伟达只要用他来搞通用计算的还有DX11（这个涉及当年的环境问题）。
费米架构提出了GPC和SM的结构概念。每一个GPC则有4个SM，sm里面有32个CUDA，每个CUDA Core是一个统一的处理器核心，执行顶点，像素，几何和kernel函数，然后有16个储存单元和8个特殊单元。
上面一段话的意思是,GPC是一个很完整的GPU,而且细分的十分完整。
所以你会看到高中低端是这么分配的低端一个，中端两个，高端四个。
大家会不会想到CPU呢。。单核，双核，四核。。大概就是思路。。
然后又引入了一二级缓存这种东西。。大家详细了解自己去搜相关东西吧。。

而AMD当时的思路跟Nvidia不一样的是，坚持用simd。至于为什么？可能是AMD和ATI整合，也可能是ATI做过游戏机的芯片制造，这个不好推断）
大的核心里面有Shader单元，每个Shader内部有5个ALU单元。
五个ALU处理完了之后一起上传，而CUDA Core是直接上传了，这就是mimd。
看到ZOL论坛有一个很好的比方。。我就粗略说说意思（传送门【NV 开普勒 架构解析篇】）
AMD就是一辆战车，然后一个马拉着战车（发射端和控制逻辑端），上面有五个家伙。弓箭手啊，战士，扔斧子的。
费米就是骑兵。。
战车虽然相比较骑兵发挥不出一个人的优势。但是养马在古代很贵的好吧，就算现在也很贵好吧。。
战车上有五个汉子，相当于马加五个人，而骑兵是一个马加一个人。
性价比肯定是战车好。
但是数量到了一定程度。史实是大兵团对战时，骑兵可以用经典的魔兽战术hit and run对付战车，先遭遇，一轮齐射，射完马上后撤，迂回一圈再过来齐射，射完再后撤········（中世纪时曾经很虎的东欧战车军就是这样被蒙古骑兵团灭的，西征波兰战役的虐杀）。中世纪开始大家都发现了，一旦战争规模玩大了，只能用骑兵，再贵也得用。
Nvidia依旧保持卡皇身份，但是中低端的AMD高功耗比和性价比虐杀。
显卡跟骑兵不一样的是。。你弄了那么多马（发射器和控制逻辑），那玩意是要发热的。。而且也是要占晶体管的。
所以你就看到核弹这个词的产生了。。。热得要死，晶体管多的要命。
详细请看传送门
写的挺好的（对了 要不要找别人授权啥的。。我没这意识啊。。）
总结一下就是AMD追求数量，而Nvidia追求效率。。
后来AMD发觉在这么玩下去不行，毕竟规模越来越大了。。也开始制造骑兵了，再贵也得用。。。就是tahtil架构。

然后我们回到开普勒架构。。
开普勒开始追求所谓的能耗，如何追求能耗的呢？降低控制逻辑单元和指令发射器的比例，，用较少的逻辑单元去控制更多的CUDA核心，增加吞吐量啊等等方面。
<img src="https://pic2.zhimg.com/c2ded9290c1ee7a6d32e21f1935a76b5_b.jpg" data-rawheight="492" data-rawwidth="500" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="500" data-original="https://pic2.zhimg.com/c2ded9290c1ee7a6d32e21f1935a76b5_r.jpg">

但是关键还是在调度的机制。
减少了调度的模块，才能拥有非常多的cuda（也就是工作单位）
<img src="https://pic3.zhimg.com/db1a634716f43218ad92f51df98f26e6_b.jpg" data-rawheight="282" data-rawwidth="500" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="500" data-original="https://pic3.zhimg.com/db1a634716f43218ad92f51df98f26e6_r.jpg">通过软件把GPU用来分配工作的任务，来交给了CPU。通过软件把GPU用来分配工作的任务，来交给了CPU。
<img src="https://pic4.zhimg.com/b7f42f772e6ed7cd9481615e18834a13_b.jpg" data-rawheight="866" data-rawwidth="500" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="500" data-original="https://pic4.zhimg.com/b7f42f772e6ed7cd9481615e18834a13_r.jpg">

还有关键的几点是制程的改进，用了台积电的28mm，ddr5的显卡内存，动态提速（类似睿频的概念）等。
nvidia 在全面优化各方面，梳理各方面的思绪。方方面面的优化，只为了追求效率和功耗比。
最后说说 Maxwell 架构

<img src="https://pic2.zhimg.com/ec523c8963e5e7a74552bab83dcb6aa1_b.jpg" data-rawheight="324" data-rawwidth="190" class="content_image" width="190">
相比较开普勒架构的
<img src="https://pic2.zhimg.com/6484a9a33ece2754d95c00a837e16dad_b.jpg" data-rawwidth="741" data-rawheight="800" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="741" data-original="https://pic2.zhimg.com/6484a9a33ece2754d95c00a837e16dad_r.jpg">

。。。能够更好的检测到每一个cuda的状态（因为每一个sm单元控制的cuda单元减少），并且通过时钟调节来控制每一个效率。
，增加了二级缓存。。集成了NVENC，能在视频解码的仅仅靠NVENC模块，让GPU休眠。。当然还有很多

第一次写这个，然后好多资料是日语，英语的。我这方面好渣，就先默默搜集，以后在啃。，借鉴了一些国内有质量新闻的东西。。比如说中关村的顾杰。。写的还是货比较多的。、。

其实我感觉Nvidia每一代继承了上一代并且在各方面进行改进。。
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~实际情况~~~~~~~~~~~
gtx750TI是maxwell架构 gtx660 650ti是开普勒架构 hd7850是Tahiti架构
<img src="https://pic1.zhimg.com/1c0d593a46b106296e146a011956ca94_b.jpg" data-rawwidth="482" data-rawheight="247" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="482" data-original="https://pic1.zhimg.com/1c0d593a46b106296e146a011956ca94_r.jpg">跑分跑分
<img src="https://pic2.zhimg.com/47009df7ea0521bb68a3a2f4ae082211_b.jpg" data-rawwidth="465" data-rawheight="241" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="465" data-original="https://pic2.zhimg.com/47009df7ea0521bb68a3a2f4ae082211_r.jpg">功耗功耗